Гарольд Юри: дейтерий, Луна и жизнь на Земле

Гарольд ЮриЛауреат Нобелевской премии по химии за 1934 год «за открытие тяжелого водорода» Гарольд Клейтон Юри не так известен, как Мария Кюри или Эрнест Резерфорд. Одна из причин — неудачная нобелевская лекция, которая по идее должна быть предназначена для не­профессионалов. А что могли донести до широкой публики журналисты, отсидевшие на лекции, если они услышали, например, такое: «Давление пара равно lnP = EO/RT + ES/RT + lnM3/2T5/2 - χ /RT + const, где χ — теплота испарения лишенного колебаний твердого состояния в неподвижный газ при абсолютном нуле»? Зато на церемонии награждения председатель Нобелевского комитета по химии профессор Вальтер Пальмер сказал, что открытие Юри «серьезным образом нарушает безмятежное разви­тие химии, которое наблюдается уже длительное время. Потому что оно создает для химиков серьезные трудности».

Гарольд Клейтон Юри родился 29 апреля 1893 года в маленьком городке Уолкертоне (штат Индиана), в котором и сейчас проживает чуть больше двух тысяч жителей. Его отец был школьным учителем и одновременно проповедником в Церкви братьев, Гарольд же был атеистом. Отец умер от туберкулеза, когда Гарольду исполнилось шесть лет. Сначала он учился в деревенской школе, а после ее окончания три года преподавал в про­винциальных школах. Высшее образование получил в университете штата Монтана, став бакалавром наук по зоологии. Несколько лет Юри работал химиком-исследователем и преподавателем химии. В 1923 году под руко­водством знаменитого Гилберта Льюиса в Калифорнийском университете получил докторскую степень по химии. Следующий год он провел в Ко­пенгагене, в Институте теоретической физики Нильса Бора. Вернувшись в США, Юри преподавал в университете Джонса Хопкинса и в Колумбийском университете, где в 1934 году стал профессором. После войны работал в Чикагском, Оксфордском и Калифорнийском университетах.

Гарольд ЮриКакие же трудности создало его открытие химикам? В 1927 году Фрэнсис Астон очень точно для того времени измерил отношение масс атомов водо­рода и кислорода-16; у него получилось 1,00778 : 16,0000, в прекрасном соответствии с результатами, полученными химиками: 1,00777 : 16,0000. Однако вскоре оказалось, что природный кислород — плохой эталон, ибо это смесь изотопов. Точные измерения соотношения 18O : 16O = 1 : 630 изменили все прежние данные об атомных массах. Пришлось отказаться от «химической» шкалы атомных масс и перейти на «физическую» шкалу, основанную на кислороде-16. Пересчет данных химических анализов дал отношение масс Н : 16О = 1,00799 : 16,0000, что заметно отличалось от измерений Астона.

В 1931 году Раймонд Бёрдж и Дональд Менцель предположили, что причина расхождения — наличие в обычном водороде тяжелого изото­па, в соотношении 1Н : 2Н = 5000 : 1. Но чувствительность приборов того времени не позволяла обнаружить в водороде такую малую примесь, нужно было сконцентрировать тяжелый водород. В 1931 году Юри и его сотрудники подвергли фракционной перегонке 4 л жидкого водорода, получив в остатке 1 мл, который испарили. Талантливый спектроскопист, он заметил на спектрограмме обогащенного водорода новые очень сла­бые линии. Но Юри с сотрудниками не удавалось надежно установить, принадлежат ли новые линии изотопу, который они искали, или же это были так называемые духи — ложные спектральные линии, появляю­щиеся из-за несовершенства прибора. В то время, как вспоминал Юри, «число выкуриваемых нами сигарет возросло в десять раз, и мы стали совершенно невыносимы в общении с коллегами и даже с миссис Юри, которая на некоторое время была совершенно мною забыта». Наконец исследователи поняли, что использовали плохой источник водорода — при электролизе быстрее выделяется легкий изотоп, то есть их образец был сначала обеднен тяжелым водородом, а затем снова обогащался им.

Эдвард Уошбёрн предложил разделять изотопы водорода электроли­зом: остаток обогащался тяжелым изотопом (Юри назвал его дейтери­ем). Этот метод оказался эффективным. Статья Уошбёрна и Юри была опубликована в 1932 году, и оба были номинированы на Нобелевскую премию. Но Уошбёрн неожиданно скончался, а по положению о Нобелевских премиях их вручают только прижизненно. Юри не смог выступить с традиционной речью на церемонии на­граждения в Стокгольме: именно в этот день у него родилась третья дочь. Кстати, из четырех детей Юри (три дочери и один сын) трое стали докторами наук.

Получив премию, Юри использовал ее для своих исследо­ваний. Помимо этого на средства Юри в том же Колумбийском университете Исидор Раби начал свои работы по атомным и молекулярным пучкам, за которые в 1944 году он получил Нобелевскую премию по физике. А сам Юри занялся химией радионуклидов и вскоре стал ведущим специалистом в этой области. В военные годы он применил свой опыт в работах, связанных с созданием атомной бомбы. А 6 декабря 1941 года, за день до атаки на Пирл-Харбор, Юри был назначен начальни­ком Программы по разделению изотопов урана методом газовой диффузии в научно-исследовательском управлении ВВС, но девять лет спустя вышел из состава Комиссии по атомной энер­гии США и стал критиком гонки ядерных вооружений. Все его дальнейшие исследования преследовали мирные цели. Так, он придумал, как узнавать о климатических изменениях в прошлом Земли по измерению соотношении 16O : 18О в окаменелостях. В одной из поездок в Канаду он прочитал в поезде книгу известного исследователя планет Ральфа Болдуина «The Face of the Moon» (в русском переводе «Что мы знаем о Луне?»). Эта проблема так его заинтересовала, что по возвращении Юри собрал все доступные фотографии Луны и развесил их на стенах своего кабинета. За­нявшись химией планет, он стал признанным авторитетом в этой области; термин «космохимия» — его изобретение. В 1952 году Юри опубликовал книгу «Планеты: их происхождение и развитие».

В 1953 году вместе с аспирантом Стэнли Миллером Юри по­ставил эксперимент по синтезу аминокислот из неорганических веществ, моделируя древнюю атмосферу Земли. Он убеждал руководителей космических полетов проводить больше иссле­дований. Юри предполагал, что Луна — древнейший космиче­ский объект, захваченный когда-то Землей и не изменившийся с момента образования Солнечной системы. Проверить это можно было, только изучив образцы лунного грунта. И он убедил руководителей американской космической программы, что из­учение Луны даст наиболее ценную информацию по сравнению с другими космическими проектами. В июле 1969 года, накануне первой высадки на Луне, 76-летний ученый сказал в интервью: «О, как бы я хотел попасть на Луну! Я бы набрал там вместе с нашими астронавтами образцы минералов… Думаю, я бы по­летел, даже если бы знал, что никогда не вернусь».

Результаты анализа его разочаровали: соотношение 16О : 18О на Луне и Земле одинаково, в отличие от всех известных ме­теоритов. Значит, Луна и Земля образовались одновременно? Юри умер 5 января 1981 года, на 88-м году жизни, так и не узнав ответа. Но он не горевал. «Нужно ведь что-то нам оставить мо­лодым исследователям, — писал он. — Было бы просто ужасно, если бы мое поколение решило все научные проблемы». Сейчас наиболее распространена теория, согласно которой Луна была выбита из Земли на ранней стадии ее развития в результате столкновения с гипотетической планетой Тейей.

Юри был уверен в возможности существования жизни на дру­гих планетах. И говаривал, что люди вряд ли самые разумные существа во Вселенной.

И.А.Леенсон

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>